基于一种易于制作的混合型表面等离激元波导结构的超紧凑截线滤波器(英文)

提出并分析了一种结构紧凑的截线型滤波器。该滤波器建立在一种硅基混合型表面等离激元波导结构上。与通常的混合等离激元结构相比,该波导结构在制作时只需对顶部的一层硅材料进行刻蚀,不需在光刻步骤进行对准和套刻,工艺简单易行。该截线滤波器由一截突柱波导与直波导耦合组成,并采用三维时域有限差分方法对其频谱响应进行模拟计算。计算结果表明该滤波器与现有文献中的二维金属-绝缘体-金属波导截线滤波器具有类似的频谱特性。另外,还进一步分析了截线部分及波导自身尺寸对器件输出频谱的影响。

由变换光学设计的绝缘体-金属-绝缘体表面等离激元波导中的模式转换器(英文)

绝缘体-金属-绝缘体波导支持两种表面等离激元模式,即反对称模和对称模.反对称模的传播长度大,容易被激发.同时其模式尺度大,限制了器件的集成密度.对称模的模式尺度远小于反对称模,却难以被激发.为了应用对称模,提出了模式转换的理念.转换器根据变换光学被设计成均匀的各向异性介质.转换效率可接近80%.

金属局域表面等离激元共振和表面等离激元波导:原理和应用

贵金属光学表面等离激元在材料科学、分析科学、纳米光子学等科学领域取得了重要的进展,介绍了表面等离激元在局域表面等离基元共振和表面等离激元波导的两个领域的物理原理和机制。最后介绍了它们在材料科学、分析科学、纳米光子学等领域的应用。

低损耗超小模面积杂化表面等离激元波导

提出了一种在矩形金属沟槽中插入两块相同的矩形硅核的新型杂化波导结构,基于有限元方法,在波长为1550 nm时,系统地研究了两块介质核间的距离、介质核的高度、宽度以及介质核与金属间的距离对有效模面积和传播距离的影响。计算结果表明,通过左右狭缝或者中间狭缝的场增强效应,能得到低损耗超小模面积的杂化模,当介质核与金属间的距离比较大时,相对于中间无狭缝的情况,当缝隙为5 nm时,该结构的有效模面积急剧减小,约减到原来的七分之一,而传播距离略有增长,在50个波长左右,而且中间缝隙越窄(不等于0 nm),模面积越小,传播距离越大,介质核越高,传播距离越远而模面积几乎不变。当介质核与金属间的距离比较小时,中间缝隙越小,介质核的宽度越小,模面积越小。

介观光学及局域场调控理论研究报告

该年度的研究工作围绕金属微纳结构微观动力学模型以及相关的电磁场理论进行,分析了金属微纳结构场增强、透射增强、吸收增强等的物理机制,给出了金属微纳结构中若干电磁模式及其散射系数的性质,开展了表面等离激元和量子体系的耦合及其表面等离激元波导的研究。

金属-介质-金属波导布拉格光栅的模式特性

研究分析了金属-介质-金属(MIM)波导布拉格光栅(WBG)结构中的反对称和对称等离激元模式的色散关系和传输特性。计算分析了金属为银、介质层厚度为700nm时,不同介质材料情况下两种模式的截止特性及色散关系。在此基础上用布洛赫模式分析法探讨了两种介质交替排列构成的MIM WBG结构的反对称与对称模式的能带结构;并用传输矩阵法计算了透射谱,发现结构在通信波段的模式滤波特性。进一步讨论了对称模式的截止频率、模式传输特性与材料和结构参数的依赖关系。通过对结构材料参数及几何尺寸的选择及优化,可以实现在特定波段的宽带或窄带滤波及模式滤波功能,该结构在光通信、集成光学领域具有一定的应用价值。

基于耦合介质纳米线的深亚波长局域波导

提出了一种基于耦合介质纳米线的深亚波长局域波导,通过两根紧邻的高折射率介质纳米线的耦合,该波导可以将光场有效束缚在纳米线之间的低折射率纳米缝隙中.计算模拟的结果表明,该波导的有效模场面积达到λ02/200,比单根纳米线波导小一个数量级,这种深亚波长的模场束缚能力可以与表面等离激元混合波导相比拟.计算模拟的结果还表明,纳米线可能带有的低折射率氧化膜、低折射率衬底的存在、以及纳米线间尺寸存在的一定差异对于该波导结构的实际应用都不会产生很大的影响.由于介质波导理论上的传输长度为无穷大,因此这种深亚波长局域的耦合介质纳米线波导有可能在未来的集成光子学回路中获得广泛应用.